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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebssteuervorrichtung und ein Motorantriebssteuerverfahren.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Wenn ein dreiphasiger bürstenloser Motor zum Zweck der Verwendung beispielsweise als Lüftermotor betrieben wird, kam herkömmlicherweise eine Technologie zum Kurzschließen von Spulen des Motors durch elektrisches Kurzschließen einer Treiberbrückenschaltung während eines Zeitraums vom Empfang eines Befehls zum Abbremsen (Bremsen, Anhalten) der Drehung (Rotation), oder vom Stoppen der Stromversorgung, bis zum Stoppen der Drehung allgemein zum Einsatz. Durch Kurzschließen der Motorspulen und Kurzschließen der gegenelektromotorischen Kraft, die zwischen den Motorspulen erzeugt wird, kann die Drehung des Motors unter Verwendung der Nutzbremsung schnell gestoppt werden.
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Dabei ist für den Betrieb eines Systems zum Kurzschließen der Spulen eine gewisse Energiezufuhr erforderlich, um die Motorspulen kurzzuschließen. Wenn also beispielsweise ein Bremsvorgang zum Zeitpunkt der Stromabschaltung durchzuführen ist, variiert die Bremsdauer in Abhängigkeit von der Restladung in der Stromleitung. Darüber hinaus fehlt einem solchen System eine Funktion zur Unterdrückung der durch ein Windmühlenphänomen verursachten Drehung (erzwungene Drehung der Schaufeln durch einen externen Wind), die auftritt, wenn keine Stromversorgung vorhanden ist.
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Als Lösung für die vorstehend beschriebenen Probleme ist eine Bremseinrichtung herkömmlich bekannt, die sicherstellt, dass die Bremsung nach dem Abschalten der Stromversorgung wirksam wird, und die den Motor so schnell wie möglich zum Stillstand bringt.
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Als Beispiel für eine Bremsvorrichtung für einen Elektromotor ist eine Vorrichtung verfügbar, die einen Kurzschluss in einem Stromversorgungspfad des Elektromotors aufweist, und die den Elektromotor durch dynamisches Bremsen zum Anhalten zwingt (siehe beispielsweise Patentliteratur 1). Der Kurzschluss umfasst einen statischen Induktionstransistor, der ohne Spannung leitend ist und den Kurzschluss kurzschließt.
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Ein weiteres Beispiel für die Bremsvorrichtung ist eine dynamische Bremse für einen Motor, wobei die dynamische Bremse in einer Motorantriebsschaltung, die den Antrieb des Motors unter Verwendung eines Schaltelements steuert, beispielsweise eine Gleichrichterschaltung und eine energieverbrauchende Einheit aufweist, welche mit der Gleichrichterschaltung verbunden ist (siehe beispielsweise Patentliteratur 2). In der Bremseinrichtung, wenn das Schaltelement abgeschaltet ist, richtet die Gleichrichterschaltung eine gegenelektromotorische Kraft gleich, die in der Stromleitung des Motors erzeugt ist, und die energieverbrauchende Einheit verbraucht die von der Gleichrichterschaltung gleichgerichtete gegenelektromotorische Kraft, so dass der Motor angehalten wird.
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Ferner verfügbar ist eine Stromversorgung-Unterbrechungssteuerschaltung für einen Elektromotor, wobei die Stromversorgung-Unterbrechungssteuerschaltung eine Gleichrichterschaltung, die mit den elektromagnetischen Spulen des Elektromotors verbunden ist, und eine Schalterschaltung umfasst (siehe beispielsweise Patentliteratur 3). Die Schalterschaltung in der Stromversorgung-Unterbrechungssteuerschaltung bildet eine geschlossene Schaltung zusammen mit den elektromagnetischen Spulen und der Gleichrichterschaltung und ist nicht leitend, während der Strom dem Elektromotor zugeführt wird, und leitend, wenn eine Unterbrechung in der Stromversorgung auftritt.
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ZITIERTE DOKUMENTE
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: Japanische Offenlegung Veröffentlichungsnummer H1-133583
- Patentliteratur 2: Japanische Offenlegung Veröffentlichungsnummer H1-209973
- Patentliteratur 3: Japanische Offenlegung Veröffentlichungsnummer 2010-28997
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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TECHNISCHE AUFGABE
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Diese herkömmlichen Bremsvorrichtungen für einen Elektromotor verwenden ein Schaltelement, das als Fotokoppler implementiert ist und eine schwebende (floating) Schaltungsstruktur erfordert, um den leitenden Zustand des statischen Induktionstransistors zu steuern. Diese Vorrichtungen benötigen ferner eine Batterie, damit der statische Induktionstransistor funktionieren kann. Um ein dynamisches Bremsen durchzuführen, wird außerdem als eine Vorbedingung angenommen, dass die Steuerschaltung durch Erhalt einer gewissen Stromversorgung auch dann funktioniert, wenn die Stromzufuhr von der Stromquelle zum Antrieb des Motors unterbrochen ist.
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Damit die oben beschriebenen herkömmlichen dynamischen Bremsvorrichtungen den Transistor für die Anwendung der dynamischen Bremsung im Falle eines Stromausfalls oder eines Notfalls einschalten können, benötigen die dynamischen Bremsvorrichtungen ferner eine schwebende Schaltungsstruktur, die einen Fotokoppler verwendet.
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Ferner erfordert die vorstehend beschriebene Stromversorgungunterbrechung-Steuerschaltung eine Vollweggleichrichterschaltung, die mit der Brückenschaltung verbunden ist. Diese Schaltung erfordert ferner eine schwebende Schaltungsstruktur mit einem optischen Isolator, damit ein Motor bei Unterbrechung der Stromversorgung als dynamische Bremse funktionieren kann.
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In der oben beschriebenen Weise kann von keiner der oben beschriebenen herkömmlichen Bremsvorrichtungen gesagt werden, dass sie eine einfache Schaltungsstruktur aufweist. Ferner weisen die herkömmlichen Bremsvorrichtungen eine Struktur auf, die ein externes Signal oder eine externe Stromquelle für die Bremsung benötigt, und sind aus praktischer Sicht mängelbehaftet wie beispielsweise durch erhöhte Kosten.
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Die vorliegende Erfindung entstand unter Berücksichtigung des Vorgenannten und ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Motorantriebssteuerungsvorrichtung und ein Motorantriebssteuerungsverfahren zu schaffen, die/das eine völlig unabhängige, unbestromte Bremsung unter Verwendung einer einfachen Schaltungsstruktur implementiert.
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LÖSUNG DER AUFGABE
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Probleme der herkömmlichen Technik zumindest teilweise zu lösen. Eine Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform weist eine Motorantriebseinheit, die dreiphasige Spulen eines Motors selektiv ansteuert; eine Motorsteuereinheit, die eine Ansteuerphase der Spulen in einer vorbestimmten Reihenfolge schaltet, wobei die Ansteuerphase diejenige Phase bezeichnet, die die Motorantriebseinheit ansteuert, indem ein Antriebssteuersignal an die Motorantriebseinheit ausgegeben wird; eine Bremssteuereinheit, die ein Bremssteuersignal ausgibt; eine Zwischenphasenkurzschlusseinheit, die mit den dreiphasigen Spulen verbunden ist und die Spulen in jedem von drei Paaren, die unterschiedliche Kombinationen von je zwei Spulen sind, als Reaktion auf ein Kurzschlusssignal kurzschließt; und eine Kurzschlusssignalausgabeeinheit, die zwischen der einphasigen Spule der dreiphasigen Spulen und der Zwischenphasenkurzschlusseinheit geschaltet ist und ein Kurzschlusssignal an die Zwischenphasenkurzschlusseinheit ausgibt, wenn das Bremssteuersignal empfangen wird.
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VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine völlig unabhängige, unbestromte Bremsung unter Verwendung einer einfachen Schaltungsstruktur erzielt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
- 2 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Betriebsmodi der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
- 3 ist ein erstes Flussdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Betriebssequenz der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
- 4 ist ein zweites Flussdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels der Betriebssequenz der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
- 5 ist ein drittes Flussdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels der Betriebssequenz der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
- 6 ist eine erste schematische Darstellung zur Erläuterung von Effekten eines Bremsvorgangs der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
- 7 ist eine zweite schematische Darstellung zur Erläuterung der Effekte des Bremsvorgangs der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
- 8 ist ein drittes schematisches Diagramm zur Erläuterung der Effekte des Bremsvorgangs der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
- 9 ist ein viertes schematisches Diagramm zur Erläuterung der Effekte des Bremsvorgangs der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform.
- 10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Abwandlung der Motorantriebssteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 11 ist ein erstes schematisches Diagramm, das eine Anwandlung eines Systems gemäß der Ausführungsform veranschaulicht, das die Motorantriebssteuervorrichtung und einen Motor aufweist.
- 12 ist ein zweites schematisches Diagramm, das eine Abwandlung des Systems gemäß der Ausführungsform veranschaulicht, das die Motorantriebssteuervorrichtung und den Motors aufweist.
- 13 ist eine schematisches Diagramm einer Abwandlung einer Bremssteuereinheit gemäß der Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Motorantriebssteuervorrichtung und ein Motorantriebssteuerverfahren gemäß einer Ausführungsform werden nun mit Bezug auf einige Zeichnungen erläutert.
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(Ausführungsform)
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1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Schaltungsstruktur einer Motorantriebssteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
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Wie in 1 veranschaulicht weist diese Motorantriebssteuervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform eine Motorantriebseinheit 10, eine Motorsteuereinheit 20, eine Bremssteuereinheit 30, eine Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 und eine Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 auf. Die Elemente, die in der Motorantriebssteuervorrichtung 1 in 1 enthalten sind, sind nur ein Teil des Ganzen, und die Motorantriebssteuervorrichtung 1 kann beliebige weitere oder andere Elemente aufweisen, die in 1 nicht gezeigt sind.
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Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 kann eine integrierte Schaltung (IC) sein, in der die gesamte Motorantriebssteuervorrichtung 1 oder ein Teil der Motorantriebssteuervorrichtung 1 in einer integrierten Schaltung untergebracht ist. Es ist ferner denkbar, dass die gesamte, oder ein Teil der, Motorantriebssteuervorrichtung 1 mit einer anderen Vorrichtung in einer integrierten Schaltungsvorrichtung verpackt ist.
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Die Motorantriebseinheit 10 steuert selektiv die dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw eines Motors 3 an. Die Motorsteuereinheit 20 schaltet eine Ansteuerphase der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw in einer vorbestimmten Reihenfolge, wobei die Ansteuerphase diejenige Phase bezeichnet, die die Motorantriebseinheit 10 ansteuert, indem ein Antriebssteuersignal an die Motorantriebseinheit 10 ausgegeben wird.
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Die Bremssteuereinheit 30 gibt ein Bremssteuersignal aus. Die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 ist mit den dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw verbunden und schließt die Spulen in jedem der drei Paare, die unterschiedliche Kombinationen von je zwei Spulen der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw sind (das Paar der Spulen Lu, Lv, das Paar der Spulen Lu, Lw und das Paar der Spulen Lv, Lw), als Reaktion auf ein Kurzschlusssignal kurz. Die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 wird zwischen einer einphasigen Spule Lw der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw und der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 geschaltet und gibt ein Kurzschlusssignal an die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 aus, wenn ein Eingang eines Bremssteuersignals empfangen wird.
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Wie vorstehend erwähnt weist die Motorantriebssteuervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Motorantriebseinheit 10, die Motorsteuereinheit 20, die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 und die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50. Die Motorantriebseinheit 10 steuert die dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw des Motors 3 selektiv an. Die Motorsteuereinheit 20 schaltet eine Ansteuerphase der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw in einer vorbestimmten Reihenfolge, wobei die Ansteuerphase diejenige Phase bezeichnet, die die Motorantriebseinheit 10 ansteuert, indem ein Antriebssteuersignal an die Motorantriebseinheit 10 ausgegeben wird. Die Bremssteuereinheit 30 gibt ein Bremssteuersignal aus. Die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 ist mit den Dreiphasenspulen Lu, Lv, Lw verbunden und schließt die Spulen in jedem von drei Paaren, die unterschiedliche Kombinationen von je zwei Spulen der Dreiphasenspulen Lu, Lv, Lw sind, als Reaktion auf ein Kurzschlusssignal kurz. Die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 wird zwischen einer einphasigen Spule (der Spule Lw in 1) der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw und der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 geschaltet und gibt ein Kurzschlusssignal an die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 aus, wenn ein Eingang eines Bremssteuersignals empfangen wird. Ferner wird bei dem Motorantriebssteuerverfahren gemäß der Ausführungsform die Motorantriebseinheit 10 gesteuert, die dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw des Motors 3 selektiv anzusteuern, und die Motorsteuereinheit 20 wird gesteuert, die Ansteuerphase der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw in einer vorbestimmten Reihenfolge zu schalten, wobei die Ansteuerphase diejenige Phase bezeichnet, die die Motorantriebseinheit 10 ansteuert, indem ein Antriebssteuersignal an die Motorantriebseinheit 10 ausgegeben wird. Die Bremssteuereinheit 30 wird gesteuert, ein Bremssteuersignal an die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 auszugeben, die zwischen der einphasigen Spule Lw der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw und der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 geschaltet ist. Die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 wird gesteuert, ein Kurzschlusssignal an die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 auszugeben. Die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40, die mit den dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw verbunden ist, wird gesteuert, die Spulen in jedem der drei Paare, die unterschiedliche Kombinationen von je zwei Spulen der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw sind, als Reaktion auf ein Kurzschlusssignal kurzzuschließen.
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Mit dieser Ausgestaltung kann die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Drehung des Motors 3 unter Verwendung einer einfachen Struktur bremsen (abbremsen, anhalten), ohne dass eine schwimmende (floating) Schaltungsstruktur erforderlich ist. Da die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 in der Motorantriebssteuervorrichtung 1 ein Kurzschlusssignal unter Verwendung einer gegenelektromotorischen Kraft, die in der einphasigen Spule Lw erzeugt wird, ausgeben kann, kann die Motorantriebssteuervorrichtung 1 ferner eine völlig unabhängige, unbestromte Bremsung erzielen. Die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 kann zwischen der Spule Lu oder der Spule Lw und der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40, anstatt zwischen der Spule Lw und der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40, verbunden werden.
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Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform wird nun im Einzelnen erläutert. Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 ist eingerichtet, beispielsweise den Motor 3 mit einem sinusförmigen Antrieb anzutreiben. Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 bremst ferner die Drehung des Motors 3.
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In dieser Ausführungsform ist der Motor 3 beispielsweise ein bürstenloser Dreiphasenmotor und ist beispielsweise ein Lüftermotor zum Drehen eines Lüfters, der nicht abgebildet ist. Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 dreht den Motor 3 durch Anlegen eines Antriebsstroms mit einer Sinuswellenform an die Spulen Lu, Lv, Lw auf einem Anker des Motors 3. Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 bremst ferner die Drehung des Motors 3, wenn bestimmt wird, die Drehung des Motors 3 zu stoppen, oder wenn die Stromversorgung von einer Stromquelle 2 unterbrochen wird.
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Die Motorantriebseinheit 10 ist eine Inverterschaltung, die ein Antriebssignal auf der Grundlage des Antriebssteuersignals, welches von der Motorsteuereinheit 20 empfangen wird, an den Motor 3 ausgibt und die Spulen Lu, Lv, Lw auf dem Anker des Motors 3 ansteuert. Die Motoransteuereinheit 10 weist Paare von zwei Schaltelementen in einer Reihenschaltung auf beiden Seiten der Stromquelle 2 auf (ein Paar von Schaltelementen Q1, Q2; ein Paar von Schaltelementen Q3, Q4; und ein Paar von Schaltelementen Q5, Q6), wobei die Paare beispielsweise den Spulen Lu, Lv, Lw der jeweiligen Phasen (der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase) entsprechend vorgesehen sind. In dieser Ausführungsform sind die Schaltelemente Q1 bis Q6 Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistoren (MOSFETs). Bei jedem Paar der zwei Schaltelemente dient der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen als Ausgangsende, und das Ausgangsende ist mit einem Anschluss verbunden, der mit der jeweiligen Spule Lu, Lv, Lw der jeweiligen Phase des Motors 3 verbunden ist. Konkret dient der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen Q1, Q2 als ein Ausgangsende, das mit dem Anschluss der U-Phase-Spule Lu verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen Q3, Q4 dient als ein Ausgangsende, das mit dem Anschluss der V-Phase-Spule Lv verbunden ist. Der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen Q5, Q6 dient als ein Ausgangsende, das mit dem Anschluss der W-Phase-Spule Lw verbunden ist.
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Die Motorsteuereinheit 20 ist beispielsweise als ein Mikrocomputer bereitgestellt und steuert die Einheiten, die in der Motorantriebssteuervorrichtung 1 enthalten sind. Die Motorsteuereinheit 20 weist eine Motorantriebssteuereinheit 21 und eine Motorbremsbefehlseinheit 22 auf.
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Die Motorantriebssteuereinheit 21 erzeugt ein Antriebssteuersignal für den Antrieb der Motorantriebseinheit 10 und gibt das Antriebssteuersignal an die Motorantriebseinheit 10 aus. Beispiele für das dadurch erzeugte Antriebssteuersignal umfassen beispielsweise Antriebssteuersignale Vuu, Vul, Vvu, Vvl, Vwu und Vwl, die den Schaltelementen Q1 bis Q6 entsprechen, welche in der Motorantriebseinheit 10 enthalten sind. Konkret wird das Antriebssteuersignal Vuu an das Schaltelement Q1 und das Antriebssteuersignal Vul an das Schaltelement Q2 ausgegeben. Das Ansteuersteuersignal Vvu wird an das Schaltelement Q3 und das Ansteuersteuersignal Vvl an das Schaltelement Q4 ausgegeben. Das Ansteuersteuersignal Vwu wird an das Schaltelement Q5 und das Ansteuersteuersignal Vwl an das Schaltelement Q6 ausgegeben. Diese Ausgänge der Ansteuersteuersignale bewirken, dass die entsprechenden Schaltelemente Q1 bis Q6 Ein- und Ausschaltvorgänge ausführen, so dass die Ansteuersignale an den Motor 3 ausgegeben werden und der Strom den Spulen Lu, Lv, Lw der jeweiligen Phasen des Motors 3 zugeführt wird. Wenn die Drehung des Motors 3 anzuhalten ist, werden die Schaltelemente Q1 bis Q6 alle auf AUS geschaltet.
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Die Motorbremsbefehlseinheit 22 erzeugt ein Bremsbefehlssignal, um die Bremssteuereinheit 30 zu steuern, die Drehung des Motors 3 zu bremsen, und gibt das Bremsbefehlssignal an die Bremssteuereinheit 30 aus. Die Motorbremsbefehlseinheit 22 erzeugt ein Bremsbefehlssignal, das ein Low-Signal ist, wenn die Bremse betätigt werden soll, um beispielsweise die Drehung des Motors 3 abzubremsen, und, wenn die Bremse nicht betätigt werden soll, erzeugt die Motorbremsbefehlseinheit 22 ein Bremsverbot-Befehlssignal, das beispielsweise ein High-Signal ist. Es ist ferner möglich, dass das Bremssteuersignal ein High-Signal ist und dass das Bremsverbot-Befehlssignal ein Low-Signal ist. Wenn außerdem die Motorantriebssteuereinheit 21 die Ausgabe des Antriebssteuersignals stoppt, während die Stromversorgung von der Stromquelle 2 zu der Motorantriebssteuervorrichtung 1 aufrechterhalten wird, erzeugt die Motorbremsbefehlseinheit 22 nach Ablauf einer voreingestellten Zeitspanne ab dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgabe des Antriebssteuersignals gestoppt wird, ebenfalls ein Bremsbefehlssignal und gibt das Bremsbefehlssignal an die Bremssteuereinheit 30 aus.
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Die Bremssteuereinheit 30 gibt ein Bremssteuersignal an die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 aus. Das Bremssteuersignal ist ein Signal, das zum Kurzschließen der Spulen in jedem von drei Paaren ausgegeben wird, die unterschiedliche Kombinationen von je zwei Spulen der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw sind. Wie nachstehend beschrieben wird, bewirkt die Ausgabe des Bremssteuersignals an die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50, dass die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 ein Kurzschlusssignal an die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 ausgibt, und die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 wird gesteuert, die Spulen in jedem der drei vorgenannten Paare kurzzuschließen.
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Die Bremssteuereinheit 30 gibt ein Bremssteuersignal aus als Reaktion auf eine Ausgabe eines Bremsbefehlssignals zum Bremsen (Abbremsen, Anhalten) der Drehung des Motors 3 von der Motorbremsbefehlseinheit 22 oder als Reaktion auf eine Unterbrechung der Stromversorgung von der Stromquelle 2.
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Beispielsweise gibt die Motorbremsbefehlseinheit 22 ein Bremsbefehlssignal aus, wenn die Motorantriebssteuereinheit 21 den Motor 3 nicht mehr antreibt. Selbst wenn die Motorantriebssteuereinheit 21 den Motor 3 nicht mehr antreibt, wird der Motor 3 durch Trägheit weiter gedreht. Um die trägheitsbedingte Drehung schnell zu stoppen, gibt die Motorbremsbefehlseinheit 22 daher ein Bremsbefehlssignal aus.
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Wenn die Motorbremsbefehlseinheit 22 ein Bremsbefehlssignal ausgibt, wird die Bremssteuereinheit 30 gesteuert, eine durch die trägheitsbedingte Drehung des Motors 3 erzeugte gegenelektromotorische Kraft zu erkennen und unter Verwendung der erkannten gegenelektromotorischen Kraft ein Bremssteuersignal auszugeben.
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Wenn eine Unterbrechung der Stromversorgung von der Stromquelle 2 auftritt, während der Motor 3 zur Drehung angetrieben wird, stoppt die Motorantriebseinheit 10 die Ausgabe des Antriebssignals, der Motor 3 rotiert jedoch weiter aufgrund der Trägheit. Um die trägheitsbedingte Drehung schnell zu stoppen, wird die Bremssteuereinheit 30 daher gesteuert, die gegenelektromotorische Kraft zu erfassen und das Bremssteuersignal unter Verwendung der erfassten gegenelektromotorischen Kraft auszugeben.
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Die gegenelektromotorische Kraft wird auch in den Spulen Lu, Lv, Lw erzeugt, wenn eine äußere Kraft den Motor 3 zur Drehung antreibt, beispielsweise wenn der Lüfter durch eine äußeren Wind gedreht wird, während der Motor 3 sich nicht dreht und die Stromversorgung von der Stromquelle 2 unterbrochen ist. Um die Drehung des Motors 3 durch eine externe Kraft zu unterdrücken, bremst die Bremssteuereinheit 30 die Drehung des Motors 3 durch Erfassung einer Unterbrechung der Stromversorgung und einer durch eine externe Kraft erzeugten gegenelektromotorischen Kraft und durch Ausgabe eines Bremssteuersignals unter Verwendung der erkannten gegenelektromotorischen Kraft.
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Die Bremssteuereinheit 30 weist eine Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41, eine Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42, eine erste Bremssteuerschaltung 43 und eine zweite Bremssteuerschaltung 44 auf. Obwohl die zugehörigen Einzelheiten später beschrieben werden, gibt die Bremssteuereinheit 30 ein Bremssteuersignal aus, wenn die Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 eine Unterbrechung der Stromversorgung feststellt, während die Motorantriebseinheit 10 den Motor 3 antreibt. Die Bremssteuereinheit 30 gibt ebenfalls ein Bremssteuersignal aus, wenn die Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 eine Unterbrechung der Stromversorgung feststellt und die Erzeugung einer gegenelektromotorischen Kraft in der Spule Lw (ein Beispiel für eine einphasige Spule) erkannt wird, während die Motorantriebseinheit 10 den Motor 3 nicht antreibt.
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Der Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 erkennt eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2. Die Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 weist die Widerstandselemente R1, R2 in einer Serienschaltung, die parallel zur Stromquelle 2 geschaltet ist, und ein Widerstandselement R3 auf, das zwischen der Serienschaltung und der ersten Bremssteuerschaltung 43 angeordnet ist. Eine Quellspannung der Stromquelle 2 wird basierend auf dem Widerstandswert der Widerstandselemente R1, R2 geteilt. Die Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 gibt ein Stromerkennungssignal (High-Signal), das auf der geteilten Spannung basiert, an die erste Bremssteuerschaltung 43 aus. Bei einer Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 fällt die Quellspannung auf Null ab. Als Reaktion hierauf gibt die Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 ein Unterbrechungserkennungssignal (Low-Signal) aus, wodurch angezeigt wird, dass eine Unterbrechung in der Stromversorgung vorliegt.
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Die erste Bremssteuerschaltung 43 schaltet zwischen Bremsen an dem Motor 3 und Nichtbremsen an dem Motor 3 um als Reaktion auf das Erkennungsergebnis einer Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2, die von der Stromversorgungsunterbrechung-Erkennungsschaltung 41 erkannt wird, oder auf ein Bremsbefehlssignal oder ein Nichtbremsbefehlssignal, das von der Motorbremsbefehlseinheit 22 empfangen wird.
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Die erste Bremssteuerschaltung 43 weist ein Schaltelement SW1 und ein erstes Diodenelement D1 und ein zweites Diodenelement D2 auf. In dieser Ausführungsform ist das Schaltelement SW1 ein Transistor, und ein Ende des Schaltelements SW1 ist über ein Widerstandselement R5 mit der Stromquelle 2 verbunden und das andere Ende ist über ein Widerstandselement R6 geerdet. Das eine Ende des Schaltelements SW1 ist auch mit der zweiten Bremssteuerschaltung 44 verbunden. Die Anode des ersten Diodenelements D1 ist mit der Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 verbunden, und die Kathode ist mit dem Steueranschluss des Schaltelements SW1 verbunden. Die Anode des zweiten Diodenelements D2 ist mit dem Steueranschluss des Schaltelements SW1 verbunden, und die Kathode ist mit der Motorbremsbefehlseinheit 22 verbunden.
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Wenn beispielsweise keine Unterbrechung in der Stromquelle 2 vorliegt und die Schaltung 41 zur Erkennung einer Unterbrechung der Stromversorgung ein Stromerkennungssignal (High-Signal) ausgibt, bleibt das erste Diodenelement D1 eingeschaltet. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Motorbremsbefehlseinheit 22 ein Bremsverbot-Befehlssignal (Hoch-Signal) ausgibt, um die Drehung des Motors 3 nicht zu bremsen, wird das zweite Diodenelement D2 ausgeschaltet gehalten. Daher wird das Stromerkennungssignal über das erste Diodenelement D1 in den Steueranschluss des Schaltelements SW1 eingegeben, und das Schaltelement SW1 wird eingeschaltet.
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Wenn die Motorbremsbefehlseinheit 22 hingegen ein Bremsbefehlssignal zum Bremsen der Drehung des Motors 3 (Low-Signal) ausgibt, wird das zweite Diodenelement D2 eingeschaltet, und das Stromerkennungssignal fließt in das zweite Diodenelement D2, selbst wenn die Schaltung 41 zur Erfassung der Unterbrechung der Stromversorgung das Stromerkennungssignal ausgibt. Daher wird das Stromerkennungssignal nicht in den Steueranschluss des Schaltelements SW1 eingegeben, und das Schaltelement SW1 wird ausgeschaltet.
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Wenn die Stromversorgungunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 ein Unterbrechungserkennungssignal (Low-Signal) ausgibt, fließt kein Strom in das erste Diodenelement Di, zwar unabhängig vom dem Ausgang der Motorbremsbefehlseinheit 22, so dass kein Strom in den Steueranschluss des Schaltelements SW1 eingegeben wird. Somit wird das Schaltelement SW1 ausgeschaltet.
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Obwohl Einzelheiten nachstehend beschrieben werden, gibt die zweite Bremssteuerschaltung 44 das Bremssteuersignal auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses von der Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 aus, wenn das Schaltelement SW1 in der ersten Bremssteuerschaltung 43 ausgeschaltet ist. Wenn andererseits das Schaltelement SW1 in der ersten Bremssteuerschaltung 43 eingeschaltet ist, gibt die zweite Bremssteuerschaltung 44 kein Bremssteuersignal aus, unabhängig von dem Erfassungsergebnis von der Gegenmotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42. Durch Ein- und Ausschalten des Schaltelements SW1 steuert die erste Bremssteuerschaltung 43 den Ausgang der zweiten Bremssteuerschaltung 44 und schaltet zwischen Bremsen an dem Motor 3 und Nichtbremsen an dem Motor 3 um.
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Die Gegenmotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 erfasst eine gegenelektromotorische Kraft, die in der Spule Lw erzeugt wird. Die gegenelektromotorische Krafterfassungsschaltung 42 weist ein Widerstandselement R4 und ein Widerstandselement R7 auf. Wenn eine gegenelektromotorische Kraft in der Spule Lw erzeugt wird, wird die Spannung über das Widerstandselement R7 an den Steueranschluss des Schaltelements SW2 angelegt. Dies dient als ein Vorgang zur Erfassung einer gegenelektromotorischen Kraft, und als Ergebnis wird das Schaltelement SW2 eingeschaltet. Ein Teil des Stroms Iw1 fließt in das Widerstandselement R4 in der Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42, und eine Spannung in einer Höhe, die der Höhe des in das Widerstandselement R4 fließenden Stroms und dem Widerstandswert des Widerstandselements R4 entspricht, wird an jedem Ende des Widerstandselements R4 erzeugt und bewirkt, dass die Bremssteuereinheit 30 ein Bremssteuersignal ausgibt.
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Wenn eine gegenelektromotorische Kraft in der Spule Lw erzeugt wird, während die erste Bremssteuerschaltung 43 von Nichtbremsen an dem Motor 3 auf Bremsen an dem Motor 3 umschaltet, gibt die zweite Bremssteuerschaltung 44 ein Bremssteuersignal unter Verwendung der erzeugten gegenelektromotorischen Kraft aus. Die zweite Bremssteuerschaltung 44 weist das Schaltelement SW2 auf.
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In dieser Ausführungsform ist das Schaltelement SW2 ein Transistor und ist zwischen der Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 und der Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 bereitgestellt. Der Steueranschluss des Schaltelements SW2 ist mit der ersten Bremssteuerschaltung 43 verbunden und über das Widerstandselement R7 mit der Spule Lw verbunden.
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Unter der Annahme nun, dass die Gegenmotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 eine gegenelektromotorische Kraft erfasst, die in der Spule Lw erzeugt ist, während das Schaltelement SW1 in der ersten Bremssteuerschaltung 43 ausgeschaltet ist, d.h. während keine Stromversorgung von der Stromquelle 2 erfolgt, oder wenn die Motorbremsbefehlseinheit 22 ein Bremsbefehlssignal ausgibt. In einem solchen Fall fließt der in der Spule Lw fließenden Strom IW1 in das Schaltelement SW2 und schaltet das Schaltelement SW2 ein. Dadurch wird ein Bremssteuersignal von der zweiten Bremssteuerschaltung 44 an die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 ausgegeben.
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Wenn hingegen das Schaltelement SW1 in der ersten Bremsensteuerschaltung 43 eingeschaltet ist, d.h. wenn die Stromversorgung von der Stromquelle 2 erfolgt, und das Motorbremsbefehlsschaltung 22 ein Bremsverbot-Befehlssignal ausgibt, bleibt das Schaltelement SW2 in der zweiten Bremsensteuerschaltung 44 ausgeschaltet, selbst wenn die Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 eine gegenelektromotorische Kraft feststellt, die in der Spule Lw erzeugt ist. Somit wird von der zweiten Bremsensteuerschaltung 44 kein Bremssteuersignal an die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 ausgegeben.
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Die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 ist zwischen der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 und der Spule Lw verbunden. Die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 gibt ein Kurzschlusssignal an die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 aus, wenn ein Bremssteuersignal in die zweite Bremssteuerschaltung 44 eingegeben wird. Die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 weist ein Schaltelement SW3 auf. In dieser Ausführungsform ist das Schaltelement SW3 ein Thyristor. Die Anode des Thyristors ist mit der Spule Lw verbunden, die Kathode ist mit der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 verbunden und das Gate ist mit der zweiten Bremssteuerschaltung 44 verbunden.
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Das Bremssteuersignal, das von der zweiten Bremssteuerschaltung 44 ausgegeben wird, wird in das Gate des Schaltelements SW3 eingegeben. Dadurch wird das Schaltelement SW3 eingeschaltet, und der Strom Iw1, der durch die Spule Lw fließt, wird als ein Kurzschlusssignal an die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 ausgegeben.
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Die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 ist mit den Spulen Lu, Lv, Lw verbunden und schließt die Spulen in jedem der drei Paare, die unterschiedliche Kombinationen von je zwei Spulen der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw sind, als Reaktion auf ein Kurzschlusssignal kurz. Die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 weist drei Schaltelemente SW4, SW5 und SW7 auf (ein Beispiel für erste bis dritte Kurzschlusseinheiten), die an den Enden der Spulen Lu, Lv, Lw bereitgestellt sind. In dieser Ausführungsform sind die Schaltelemente SW4, SW5, SW7 Thyristoren. Die Anoden der Schaltelemente SW4, SW5, SW7 sind mit den Spulen Lv, Lu und Lw verbunden, und die Kathoden sind geerdet. Die Gates der Schaltelemente SW4, SW5, SW7 sind mit der Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 (genauer gesagt mit der Kathode des Schaltelements SW3) verbunden, und ein Kurzschlusssignal wird dort eingegeben.
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Wenn ein von der Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 ausgegebenes Kurzschlusssignal in die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 eingegeben wird, werden die Schaltelemente SW4, SW5, SW7 eingeschaltet. Somit werden die Spulen (die Spulen Lu, Lv, die Spulen Lu, Lw und die Spulen Lv, Lw) in jedem der drei Paare kurzgeschlossen (das Paar der Spulen Lu, Lv, das Paar der Spulen Lu, Lw und das Paar der Spulen Lv, Lw), die unterschiedliche Kombinationen von je zwei Spulen der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw sind.
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Wenn beispielsweise eine positive Spannung in der Spule Lv und eine negative Spannung in der Spule Lw erzeugt sind, schließen das Schaltelement SW4 und die parasitäre Diode des Schaltelements Q6 die Spulen Lv, Lw über die Masse kurz. Daher fließt der Strom Iv als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lv und der Strom 16 fließt als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lw. Wenn ferner eine positive Spannung in der Spule Lv und eine negative Spannung in der Spule Lu erzeugt sind, schließen das Schaltelement SW4 und die parasitäre Diode des Schaltelements Q2 die Spulen Lv, Lu über die Masse kurz. Somit fließt der Strom Iv als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lv, und der Strom 12 fließt als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lu.
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Wenn ferner eine positive Spannung in der Spule Lu und eine negative Spannung in der Spule Lw erzeugt sind, schließen das Schaltelement SW5 und die parasitäre Diode des Schaltelements Q6 die Spulen Lu, Lw über die Masse kurz. Somit fließt der Strom Iu als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lu, und der Strom 16 fließt als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lw. Wenn ferner eine positive Spannung in der Spule Lu und eine negative Spannung in der Spule Lv erzeugt sind, schließen das Schaltelement SW5 und die parasitäre Diode des Schaltelements Q4 die Spulen Lu, Lv über die Masse kurz. Somit fließt der Strom Iu als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lu, und der Strom I4 fließt als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lv.
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Wenn ferner eine positive Spannung in der Spule Lw und eine negative Spannung in der Spule Lu erzeugt sind, schließen das Schaltelement SW7 und die parasitäre Diode des Schaltelements Q2 die Spulen Lw, Lu über die Masse kurz. Somit fließt der Strom Iw2 als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lw, und der Strom 12 fließt als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lu. Wenn ferner eine positive Spannung in der Spule Lw und eine negative Spannung in der Spule Lv erzeugt sind, schließen das Schaltelement SW4 und die parasitäre Diode des Schaltelements Q4 die Spulen Lw, Lv über die Masse kurz. Somit fließt der Strom Iw2 als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lw, und der Strom I4 fließt als ein Kurzschlussstrom in die Spule Lv.
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In der vorstehend beschriebenen Weise wird die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 gesteuert, die Spulen in jedem der drei Paare kurzzuschließen, die unterschiedliche Kombinationen von je zwei Spulen der dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw sind. Wenn außerdem die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 die Spulen kurzschließt, wird jede der parasitären Dioden der Schaltelemente Q2, Q4, Q6 in der Motorantriebseinheit 10 in einen regenerativen Kanal inkludiert und arbeitet als Teil der regenerativen Schaltung. Somit ist es möglich, eine einfache Struktur als Schaltung für die Durchführung von unabhängiger und unbestromter Bremsung zu verwenden. Das Motorantriebssteuervorrichtung 1 kann eine Konfiguration aufweisen, in der separate Dioden antiparallel zu den Schaltelementen Q2, Q4 und Q6 geschaltet sind.
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Durch die Verwendung der drei Thyristoren in der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40, können ferner eine Funktion als Gleichrichterschaltung und eine Funktion als Kurzschluss gleichzeitig realisiert werden, so dass die Struktur der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 vereinfacht werden kann. Ferner kann die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 unter Verwendung einer sehr vielseitigen Komponente, wie beispielsweise eines Thyristors, realisiert werden, wie in der Ausführungsform offenbart.
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Die Betriebsmodi der Bremsvorgänge, die von der Motorantriebssteuervorrichtung 1 durchgeführt werden, werden nun mit Bezug auf 1 und 2 erläutert. 2 ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Betriebsmodi des Motorantriebssteuervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform. Wie vorstehend beschrieben bremst die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Drehung des Motors 3, wenn die Stromversorgung von der Stromquelle 2 unterbrochen wird oder wenn die Motorbremsbefehlseinheit 22 ein Bremsbefehlssignal ausgibt. Die Bremsvorgänge, die von der Motorantriebssteuervorrichtung 1 ausgeführten werden, werden in drei Betriebsmodi A bis C eingeteilt, wie in 2 dargestellt.
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Anfangs, wenn die Motorsteuereinheit 20 den Motor 3 dreht ohne zu bremsen (Betriebsmodi A), wie in 2 dargestellt, erhält die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Stromversorgung von der Stromquelle 2, und ein Bremsverbot-Steuersignal (High-Signal) wird von der Motorbremsbefehlseinheit 22 ausgegeben. In einem solchen Fall wird das erste Diodenelement D1 eingeschaltet und das zweite Diodenelement D2 in der ersten Bremssteuerschaltung 43 ausgeschaltet, so dass das Schaltelement SW1 eingeschaltet wird. In dieser Konfiguration, selbst wenn eine gegenelektromotorische Kraft in dem Motor 3 erzeugt wird, bleiben die Schaltelemente SW2 bis SW5 und SW7 alle ausgeschaltet, so dass weder ein Bremssteuersignal noch ein Kurzschlusssignal ausgegeben wird und somit keine Bremsung durch die Motorantriebssteuervorrichtung 1 erfolgt (Nichtbremsen).
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Unter der Annahme nun, dass die Motorsteuereinheit 20 beispielsweise bestimmt, die Drehung des Motors 3 zu stoppen, wodurch die Motorantriebssteuereinheit 21 den Motor 3 nicht mehr antreibt und die Motorbremsbefehlseinheit 22 den Motor 3 bremst (Betriebsmodus B). In einem solchen Fall wird ein Bremsbefehlssignal (Low-Signal) von der Motorbremsbefehlseinheit 22 nach Ablauf einer voreingestellten Zeitspanne Ta ab dem Zeitpunkt ausgegeben, zu dem die Motorantriebssteuereinheit 21 die Ausgabe eines Antriebssteuersignals stoppt, während die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Stromversorgung von der Stromquelle 2 erhält. In einem solchen Fall werden das erste Diodenelement D1 und das zweite Diodenelement D2 beide eingeschaltet und das Schaltelement SW1 wird ausgeschaltet. Da zu diesem Zeitpunkt eine gegenelektromotorische Kraft in dem Motor 3 erzeugt wird, wird das Schaltelement SW2 eingeschaltet und das Bremssteuersignal unter Verwendung der gegenelektromotorischen Kraft erzeugt, die in dem Motor 3 erzeugt wird. Das Bremssteuersignal bewirkt dann das Einschalten des Schaltelements SW3 und die Erzeugung eines Kurzschlusssignals. Dieser Vorgang bewirkt, dass die Schaltelemente SW4, SW5 und SW7 in der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 eingeschaltet werden, und dass die Drehung des Motors 3 gebremst wird (Bremsen).
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In der vorstehend beschriebenen Weise, wenn die Motorsteuereinheit 20 die Drehung des Motors 3 nicht mehr antreibt, kann die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Drehung des Motors 3 unter Verwendung der gegenelektromotorischen Kraft bremsen, die durch Trägheit in dem Motor 3 erzeugt wird.
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Wenn eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 zu der Motorantriebssteuervorrichtung 1 auftritt und die Stromversorgung stoppt (Betriebsmodus C), werden das erste Diodenelement D1 und das zweite Diodenelement D2 beide ausgeschaltet und das Schaltelement SW1 wird ausgeschaltet. Da zu diesem Zeitpunkt eine gegenelektromotorische Kraft in dem Motor 3 erzeugt wird, wird das Schaltelement SW2 eingeschaltet und das Bremssteuersignal unter Verwendung der gegenelektromotorischen Kraft erzeugt, die in dem Motor 3 erzeugt wird. Das Bremssteuersignal bewirkt dann, dass das Schaltelements SW3 eingeschaltet wird und ein Kurzschlusssignal erzeugt wird. Dieser Vorgang bewirkt, dass die Schaltelemente SW4, SW5 und SW7 in der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 eingeschaltet werden, und dass die Drehung des Motors 3 gebremst wird (Bremsen).
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In den Betriebsmodi C bremst die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Drehung des Motors 3, wenn eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 auftritt, unabhängig davon, ob die Motorsteuereinheit 20 den Motor 3 zur Drehung antreibt oder nicht. Mit anderen Worten bremst die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Drehung des Motors 3, wenn eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 auftritt, unabhängig davon, ob das von der Motorbremsbefehlseinheit 22 ausgegebene Signal, das unmittelbar vor der Unterbrechung der Stromversorgung ausgegeben wird, ein Bremsverbot-Befehlssignal oder ein Bremsbefehlssignal ist.
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Somit kann die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Motor 3 bremsen, der durch eine externe Kraft gedreht wird, wenn eine Unterbrechung in der Stromversorgung auftritt, während der Motor 3 beispielsweise nicht zur Drehung angetrieben wird. Auf diese Weise kann, wenn es sich bei Motor 3 um einen Lüftermotor handelt und dieser in einem Benutzersystem installiert ist, eine Gegenmaßnahme beispielsweise für die Drehung des Motors implementiert werden, der durch einen externen Wind zur Drehung gezwungen wird.
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In der vorstehend beschriebenen Weise kann die Motorantriebssteuerungsvorrichtung 1 die Drehung des Motors 3 bremsen und die Drehung des Motors 3 schneller stoppen, wenn eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 auftritt. Da die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Drehung unter Verwendung der gegenelektromotorischen Kraft bremst, die in dem Motor 3 erzeugt wird, kann ferner ein völlig unabhängiger, unbestromter Bremsvorgang erreicht werden, ohne eine Batterie bereitzustellen, die separat von der Stromquelle 2 ist, selbst wenn keine Stromversorgung von der Stromquelle 2 erfolgt. Da das Motorantriebssteuervorrichtung 1 für die Erkennung einer Unterbrechung der Stromversorgung und die Ausgabe eines Bremsbefehlssignals verantwortlich ist, ist es ferner nicht erforderlich, eine separate externe Vorrichtung zur Erkennung der Unterbrechung der Stromversorgung und zur Ausgabe des Bremsbefehlssignals bereitzustellen, und es ist möglich, ein unabhängiges Bremssystem unter Verwendung der Motorantriebssteuervorrichtung 1 zu implementieren.
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Die Abfolge der Vorgänge, die von der Motorantriebssteuervorrichtung 1 ausgeführt werden, wird nun mit Bezug auf der 3 bis 5 erläutert. 3 bis 5 sind Flussdiagramme zur Erläuterung einiger Beispiele der Abfolge der Vorgänge, die von der Motorantriebssteuervorrichtung 1 ausgeführt werden. Mit Bezug auf 3 wird nun ein Vorgang der Motorantriebssteuervorrichtung 1 erklärt, wenn eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 auftritt, während die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Motor 3 zur Drehung antreibt.
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Wie in 3 dargestellt, wenn die Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 in der Motorantriebssteuervorrichtung 1 keine Unterbrechung der Stromversorgung erkennt (Nein bei Schritt S101), fährt die Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 fort mit der Überwachung einer Unterbrechung in der Stromversorgung bei Schritt S101. Wenn die Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 eine Unterbrechung in der Stromversorgung erkennt (Ja bei Schritt S101), wird das erste Diodenelement D1 in der ersten Bremssteuerschaltung 43 ausgeschaltet (Schritt S102) und das Schaltelement SW1 wird ausgeschaltet (Schritt S103).
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Wenn die Gegenmotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 keine gegenelektromotorische Kraft erkennt (Nein bei Schritt S104), fährt die Gegenmotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 fort mit der Überwachung einer gegenelektromotorischen Kraft bei Schritt S104.
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Wenn die Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 eine gegenelektromotorische Kraft in der Spule Lw feststellt (Ja bei Schritt S104), wird das Schaltelement SW2 in der zweiten Bremssteuerschaltung 44 eingeschaltet und das Bremssteuersignal ausgegeben (Schritt S105). Dadurch wird das Schaltelement SW3 in der Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 eingeschaltet und das Kurzschlusssignal wird ausgegeben (Schritt S106). Wenn das Kurzschlusssignal in die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 eingegeben wird, werden die Schaltelemente SW4, SW5, SW7 in der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 eingeschaltet. Folglich werden die Spulen in jedem der drei Paare (das Spulenpaar Lu, Lv, das Spulenpaar Lu, Lw und das Spulenpaar Lv, Lw) kurzgeschlossen (Schritt S107).
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Folglich fließen der Kurzschlussstrom I2, I4, I6 und der Kurzschlussstrom Iu, Iv, Iw2 in den regenerativen Kanal, der die parasitären Dioden der Schaltelemente Q2, Q4, Q6 in der Motorantriebseinheit 10 umfasst, und die Motorantriebssteuervorrichtung 1 startet einen regenerativen Bremsvorgang (Schritt S108) und bremst die Drehung des Motors 3 (Schritt S109). Folglich nimmt die Drehfrequenz des Motors 3 ab (Schritt S110), und die in dem Motor 3 erzeugte gegenelektromotorische Kraft fällt ab (Schritt S111). Daher sinkt auch die Ausgangsspannung des Schaltelements SW2 (Schritt S112), und das Schaltelement SW3 wird in dem ausgeschalteten Zustand gehalten (Schritt S113) und die Schaltelemente SW4, SW5, SW7 werden in dem ausgeschalteten Zustand gehalten (Schritt S114).
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Mit Bezug auf 4 wird nun ein Vorgang erläutert, bei dem die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Motor 3 bremst, wobei die Stromversorgung von der Stromquelle 2 erfolgt, während die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Motor 3 nicht zur Drehung antreibt. Die Vorgänge, die mit den in 3 dargestellten Vorgängen übereinstimmen, erhalten die gleichen Bezugszeichen, und von der zugehörigen Erläuterung wird abgesehen.
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Wie in 4 dargestellt, setzt die erste Bremssteuerschaltung 43 den Vorgang bei Schritt S201 fort und wartet auf die Eingabe eines Bremsbefehlssignals, während die Stromversorgungunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 in der Motorantriebssteuervorrichtung 1 keine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 erkennt (Nein in Schritt S101) und die Motorbremsbefehlseinheit 22 kein Bremsbefehlssignal ausgibt (Nein in Schritt S201), Falls ein Bremsbefehlssignal ausgegeben wird (Ja in Schritt S201), wird das zweite Diodenelement D2 in der ersten Bremssteuerschaltung 43 eingeschaltet (Schritt S202) und das Schaltelement SW1 wird ausgeschaltet (Schritt S203). In den folgenden Schritten bremst die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Drehung des Motors 3, und die Drehung des Motors 3 wird auf die gleiche Weise verlangsamt wie in 3 dargestellt.
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Mit Bezug auf 5 wird nun ein Vorgang der Motorantriebssteuervorrichtung 1 erläutert, der durchgeführt wird, wenn der Motor 3 durch eine äußere Kraft zur Drehung gezwungen wird, während die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Motor 3 nicht zur Drehung antreibt und der Motor 3 sich nicht dreht, oder während keine Stromversorgung von der Stromquelle 2 erfolgt. Mit anderen Worten wird nun ein Vorgang der Motorantriebssteuervorrichtung 1 erläutert, der durchgeführt wird, wenn der sich nicht drehende Motor 3 durch eine externe Kraft, wie beispielsweise einen externen Wind, zur Drehung gezwungen wird.
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In einem solchen Fall, weil die Motorbremsbefehlseinheit 22 ein Bremsbefehlssignal ausgibt oder die Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41 eine Unterbrechung in der Stromversorgung feststellt, wird das Schaltelement SW1 ausgeschaltet, wie in 5 (Schritt S301) dargestellt. Wenn die Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 dann eine gegenelektromotorische Kraft bei Schritt S104 feststellt, bremst die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Drehung des Motors 3, indem die gleichen Vorgänge wie bei Schritt S105 und danach in 3 durchführt werden.
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Die Effekte, die durch den Bremsvorgang der Motorantriebssteuervorrichtung 1 erzielt werden, werden nun mit Bezug auf 6 bis 9 erläutert. 6 bis 9 sind schematische Diagramme zur Erläuterung der Effekte des Bremsvorgangs, der von der Motorantriebssteuervorrichtung 1 durchgeführt wird.
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Mit Bezug auf 6 bis 8 wird ein Beispiel erläutert, bei dem eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 auftritt, während die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Motor 3 zur Drehung antreibt.
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Wie in 6 dargestellt, sobald eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 zum Zeitpunkt t1 auftritt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch den Motor 3 erzeugt, der durch die Trägheit gedreht wird, und die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 schließt die Spulen in jedem der drei oben genannten Paare kurz. Folglich fließt der kurzgeschlossene Strom in die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 in einer Zeitspanne nach dem Zeitpunkt t1, wie durch eine durchgezogene Linie in 6 dargestellt, und fällt dann zum Zeitpunkt t2 im Wesentlichen auf Null ab. Dies liegt daran, dass die Drehfrequenz des Motors 3 abnimmt und die gegenelektromotorische Kraft abfällt. In einem solchen Fall ist T1 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 die Bremszeit.
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Wenn nach der Unterbrechung der Stromversorgung von der Stromquelle 2 zum Zeitpunkt t1 die Motorantriebssteuervorrichtung 1 die Bremse nicht betätigt, wie durch die lange gestrichelte kurze gestrichelte Linie in 7 dargestellt, wird der Motor 3 durch Trägheit in Drehung gehalten und hört beispielsweise 40 Sekunden nach t1 auf, sich zu drehen. In 7 wird die Zeitspanne, die seit der Unterbrechung in der Stromversorgung verstrichen ist, auf horizontalen Achse aufgetragen. Daher entspricht Null auf der horizontalen Achse in 7 dem Zeitpunkt t1.
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Wenn die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Bremsvorgang ausführt, wie durch die durchgezogene Linie in 7 dargestellt, wird der Motor 3 während der Periode T1 gebremst, die an dem Zeitpunkt t1 beginnt. Folglich nimmt die Drehfrequenz des Motors 3 bis zu dem Zeitpunkt t2 stark ab. Gemäß der Abnahme der Drehfrequenz des Motors 3 nimmt auch die gegenelektromotorische Kraft ab, die in dem Motor 3 erzeugt wird, so dass die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Bremsvorgang nicht mehr durchführt. Der Motor 3 wird durch Trägheit weitergedreht, aber aufgrund der niedrigen Drehfrequenz hört der Motor 3 beispielsweise 10 Sekunden nach dem Zeitpunkt t1 auf, sich zu drehen.
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In der vorstehend beschriebenen Weise ist es möglich, die Zeitspanne, die der Motor 3 bis zum Stillstand benötigt, im Vergleich zu der Zeit, in der keine Bremsung erfolgt, zu verkürzen, indem die Motorantriebssteuervorrichtung 1 befähigt wird, den Bremsvorgang durchzuführen, wenn eine Unterbrechung in der Stromversorgung auftritt. Die verstrichene Zeit, wie in 7 dargestellt, ist lediglich ein Beispiel und nicht darauf beschränkt. Die Zeitspanne, die der Motor 3 bis zum Stillstand benötigt, hängt von der Drehfrequenz oder der Anzahl der Wicklungen des Motors 3 oder der Form des Laufrads oder dergleichen ab.
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8 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen der W-Phasenspannung des Motors 3, dem Strom an dem Schaltelement SW5 und der Gatespannung des Schaltelements SW5. Wenn die Motorantriebssteuereinheit 21 zum Zeitpunkt t0 wie in 8 dargestellt aufhört, das Antriebssteuersignal auszugeben, wird die Motorantriebseinheit 10 gesteuert, den Motor 3 nicht mehr anzutreiben, und der Motor 3 beginnt sich aufgrund der Trägheit zu drehen. Zum Zeitpunkt t1 nach Ablauf einer voreingestellten Zeitspanne ab dem Zeitpunkt, an dem die Motorantriebssteuereinheit 21 die Ausgabe des Antriebssteuersignals stoppt, gibt die Motorbremsbefehlseinheit 22 ein Bremsbefehlssignal an die Bremssteuereinheit 30 aus, und die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 wird gesteuert, die Bremssteuerung zu starten. Da die Bremssteuerung zu einem Zeitpunkt gestartet wird, der um eine voreingestellte Zeitspanne von dem Zeitpunkt verzögert ist, an dem die Ausgabe des Antriebssteuersignals gestoppt wird, ist es somit möglich zu verhindern, dass die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 die Bremssteuerung in einer Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Ausgabe des Antriebssteuersignals durch die Motorantriebssteuereinheit 21 gestoppt wird, und dem Zeitpunkt startet, an dem die Stromversorgung von der Motorantriebseinheit 10 an den Motor 3 gestoppt wird.
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Da die Bremssteuerung zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 durch die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 erfolgt, ist es außerdem möglich, die Drehfrequenz des Motors 3 schneller zu reduzieren, als wenn der Motor 3 durch die Trägheit gedreht wird. Der Motor 3 wird dann durch die Trägheit in Drehung gehalten, und die Drehung des Motors 3 stoppt zu dem Zeitpunkt t3. Insbesondere weil die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 die drei Schaltelemente SW4, SW5, SW7 aufweist, die mit den jeweiligen dreiphasigen Spulen Lu, LV, Lw verbunden sind, kann die Nutzbremsung unabhängig davon angewendet werden, welche der dreiphasigen Spulen Lu, LV, Lw positive Spannung aufweist. Somit ist es möglich, eine Bremskraft gemäß den drei Phasen zu erzeugen. Als Ergebnis wird eine Erhöhung der Bremskraft ermöglicht. Auch wenn der Motor 3 eine konzentrierte Wicklungsstruktur aufweist, ist es ferner möglich, die Dezentrierung der Bremsung in Umfangsrichtung zu unterdrücken.
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Ein konkretes Beispiel für die Bremswirkung, die erzielt wird, wenn ein externer Wind auf den Lüfter trifft, während der Motor 3 sich nicht dreht, und eine externe Kraft auf den Motor 3 ausübt, wird nun mit Bezug auf 9 erläutert.
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Die horizontale Achse in 9 stellt das Luftvolumen des externen Windes dar, und die vertikale Achse stellt die Drehfrequenz des Motors 3 dar. Wie durch eine gepunktete Linie in 9 dargestellt, erhöht sich die Drehfrequenz des Motors 3 mit zunehmendem Luftvolumen des Außenwindes, ohne dass die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Bremsvorgang durchführt.
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Wie durch die durchgezogene Linie in 9 dargestellt, kann eine Erhöhung der Drehfrequenz des Motors 3 durch den Bremsvorgang der Motorantriebssteuervorrichtung 1 dramatisch unterdrückt werden, selbst wenn das Luftvolumen des Außenwindes zunimmt. Auf diese Weise kann die Drehung des Motors 3, d.h. die Rotation des Lüfters, unterdrückt werden, selbst wenn der Außenwindes stark ist, indem die Motorantriebssteuervorrichtung 1 den Bremsvorgang durchführt, während der Motor 3 nicht zur Drehung angetrieben wird.
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In dieser Ausführungsform, mit der vorstehend beschriebenen Bremsfunktion, wird die Energie der gegenelektromotorischen Kraft, die in der Spule Lw erzeugt wird, als Energiequelle für den Bremsvorgang verwendet. Damit kann ein völlig unabhängiger, unbestromter Betrieb erreicht werden, ohne dass eine separate Stromquelle wie beispielsweise eine Batterie benötigt wird. Insbesondere ist es möglich, die Drehung des Motors 3 zuverlässig zu stoppen, wenn die Stromversorgung von der Stromquelle 2 unterbrochen wird, und die Bremssteuereinheit 30 kann den Bremsvorgang auch dann durchführen, wenn der Motor 3 nicht von der Motorsteuereinheit 20 zur Drehung angetrieben wird. Ferner ist es mit der vorstehend beschriebenen Bremsfunktion möglich, die Drehung des Motors 3 zu unterdrücken, der beispielsweise durch einen externen Wind zur Drehung gezwungen wird, wenn der Motor 3 in einem Benutzersystem als Lüftermotor installiert ist, und die Bremsfunktion als Gegenmaßnahme für einen Rückfluss in dem Lüftermotor zu verwenden (erzwungene Drehung durch einen Rückflusswind). Da die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 außerdem eingerichtet ist, gleichzeitig eine Funktion als Gleichrichterschaltung und eine Funktion als Kurzschluss zu realisieren, kann die Struktur der für den Kurzschluss der Spulen (Bremsen) erforderlichen Komponenten vereinfacht werden, und es können sehr vielseitige Komponenten verwendet werden, um die Struktur zu verwirklichen. Ferner können die parasitären Dioden in den Schaltelementen Q2, Q4, Q6 (MOSFETs) in der Motorantriebseinheit 10 als Teil des regenerativen Kanals für den Kurzschlussstrom verwendet (gemeinsam genutzt) werden, so dass die Schaltung, die den regenerativen Kanal für den Kurzschlussstrom bildet, vereinfacht werden kann. Ferner kann das Musterlayout auf der Leiterplatte zwischen der Motorantriebseinheit 10 und dem regenerativen Kanal für den Kurzschlussstrom gemeinsam genutzt werden, so dass die Größe der Motorantriebssteuervorrichtung 1 reduziert werden kann. In dieser Ausführungsform ist kein mechanisches Relais oder Schalter erforderlich, um die vorstehend beschriebene Bremsfunktion zu realisieren, und es ist möglich, die Zuverlässigkeit der Motorantriebssteuervorrichtung 1 zu verbessern und die Lebensdauer des Produkts zu verlängern.
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Die Ausgestaltung jeder der in der Motorantriebssteuervorrichtung 1 enthaltenen Einheiten und diejenige des Motors gemäß der Ausführungsform sind nicht auf das in 1 dargestellte Beispiel beschränkt.
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In 1 ist ein Beispiel für den Motor 3 dargestellt, bei dem die Spulen Lu, Lv, Lw eine Sternschaltung haben, wobei die Verbindung auch eine Dreieckschaltung sein kann.
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Ferner sind die beiden Schaltelemente SW4, SW5, SW7 in der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 zwar als Thyristoren in 1 bereitstellt, die Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 als drei Trioden für Wechselstrom (TRIACs) ausgeführt sein. 10 ist ein schematisches Diagramm, das eine Abwandlung der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 mit einer solchen Konfiguration veranschaulicht. In 10 sind Elemente der Motorantriebssteuervorrichtung 1, die nicht zur Erläuterung erforderlich sind, nicht dargestellt.
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Wie in 10 dargestellt, sind die Schaltelemente SW11, SW12, SW13 (ein Beispiel für die erste bis dritte Kurzschlusseinheit) TRIACs. Das Schaltelement SW11 ist zwischen den Spulen Lu, Lv angeordnet, und das Schaltelement SW12 ist zwischen den Spulen Lu, Lw angeordnet. Das Schaltelement SW13 ist zwischen den Spulen Lv, Lw angeordnet. Ein Kurzschlusssignal von der Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 wird dann in die Gates der Schaltelemente SW11, SW12, SW13 eingegeben. In einem solchen Fall braucht die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 nicht geerdet zu werden, und es ist nicht erforderlich, die parasitären Dioden der Schaltelemente Q2, Q4, Q6 in der Motorantriebseinheit 10 in dem regenerativen Kanal zu verwenden.
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Ferner werden in der Motorantriebssteuervorrichtung 1 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Spulen Lu, Lv, Lw, welchen die Energie zugeführt wird, für die Nutzbremsung verwendet, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. 11 und 12 sind schematische Diagramme, die Abwandlungen des Systems einschließlich der Motorantriebssteuervorrichtung 1 und des Motors 3 veranschaulichen. In 11 und 12 werden Elemente der Motorantriebssteuervorrichtung 1, die für die Erläuterung nicht benötigt werden, nicht dargestellt.
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In der in 11 dargestellten Abwandlung ist die Motorantriebssteuervorrichtung 1 mit dem Motor 3 verbunden, der neben den Drehstromspulen Lu, Lv, Lw (ein Beispiel für zweite Spulen jeder der drei Phasen) auch die Drehstromspulen Lu, Lv, Lw (ein Beispiel für erste Spulen jeder der drei Phasen) aufweist, die mit Strom versorgt werden. Die Motorantriebssteuervorrichtung 1 verwendet eine einphasige Spule der dreiphasigen Spulen Lu2, Lv2, Lw2 (die Spule Lw2 in 11) für die Erfassung der elektromotorischen Kraft.
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Bei der in 11 dargestellten Abwandlung ist die Spule Lu mit der Spule Lu2 und die Spule Lv2 mit der Spule Lv verbunden. Dagegen ist die Spule Lw2 (ein Beispiel für eine zweite einphasige Spule) nicht mit der Spule Lw verbunden und wird zusätzlich zur Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 mit der in 1 dargestellten Bremssteuereinheit 30 verbunden und wird bei dem Vorgang zur Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft verwendet. Mit anderen Worten erfasst die Bremssteuereinheit 30 eine gegenelektromotorische Kraft, die in der Spule Lw2 erzeugt wird. Die Bremssteuereinheit 30 gibt dann ein Bremssteuersignal auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses der in der Spule Lw2 erzeugten gegenelektromotorischen Kraft an die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 aus. Da es dadurch möglich wird, den Vorgang zur Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft unabhängig durchzuführen, ohne mit der Steuerung der Spulen Lu, Lv, Lw für den Drehantrieb des Motors 3 zu konkurrieren, kann ein stabiler Betrieb erreicht werden.
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Ferner ist bei der in 11 dargestellten Abwandlung zwar die Spule Lu mit der Spule Lu2 verbunden und die Spule Lv2 ist mit der Spule Lv verbunden, aber es ist auch möglich, die Spulen Lu, Lv nicht mit der Spule Lu2 und Lv2 zu verbinden, wie in 12 dargestellt. In 12 weist der Motor 3 die Spulen Lu, Lv, Lw (ein Beispiel für die ersten Spulen jeder der drei Phasen) und die Spule Lv2, Lu2, Lw2 (ein Beispiel für die zweiten Spulen jeder der drei Phasen) für die jeweiligen drei Phasen und die Motorantriebseinheit 10 auf, die die dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw ansteuert. Die einphasige Spule Lw2 der dreiphasigen Spulen Lv2, Lu2, Lw2 ist mit der Bremssteuereinheit 30 und der Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 verbunden. Die Bremssteuereinheit 30 erfasst eine gegenelektromotorische Kraft, die in der Spule Lw2 erzeugt wird, und gibt ein Bremssteuersignal auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses aus. Die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 ist mit der Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 verbunden und gibt ein Kurzschlusssignal an die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 aus, wenn die Bremssteuereinheit 30 ein Bremssteuersignal ausgibt. Die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 ist mit den Spulen Lv2, Lu2, Lw2 verbunden und schließt die Spulen in jedem der drei Paare, die unterschiedliche Kombinationen von je zwei Spulen der dreiphasigen Spulen Lv2, Lu2, Lw2 sind, als Reaktion auf ein Kurzschlusssignal kurz. Die dreiphasigen Spulen Lv2, Lu2, Lw2 sind nicht mit den dreiphasigen Spulen Lu, Lv, Lw verbunden. Mit dieser Konfiguration kann ein stabiler Betrieb erreicht werden, da es möglich ist, den Vorgang zur Erfassung der gegenelektromotorischen Kraft unabhängig durchzuführen und den regenerativen Bremsvorgang durchzuführen, ohne mit der Steuerung der Spulen Lu, Lv, Lw für den Drehantrieb des Motors 3 zu konkurrieren. In der in 12 dargestellten Abwandlung weist die Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 im Motorantriebssteuervorrichtung 1 die gleiche Konfiguration wie die in 10 dargestellte Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 auf, kann aber auch die gleiche Konfiguration wie die in 1 dargestellte Zwischenphasenkurzschlusseinheit 40 aufweisen.
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In der Motorantriebssteuervorrichtung 1 wie vorstehend in der Ausführungsform beschrieben ist die Bremssteuereinheit 30 eingerichtet, eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Leistungsquelle 2 zu erkennen, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, die Motorsteuereinheit 20 so einzurichten, eine Unterbrechung in der Stromversorgung zu erkennen. In einem solchen Fall, wie in 13 dargestellt, weist die Motorsteuereinheit 1 eine dritte Bremssteuerschaltung 45 anstelle der Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung 41, der ersten Bremssteuerschaltung 43 und der zweiten Bremssteuerschaltung 44. Wie nachstehend beschrieben, empfängt die dritte Bremssteuerschaltung 45 das von der Motorbremsbefehlseinheit 22 ausgegebene Bremsbefehlssignal und gibt ein Bremssteuersignal unter Verwendung der gegenelektromotorischen Kraft aus, wenn die Gegenmotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 eine gegenelektromotorische Kraft feststellt.
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13 ist ein schematisches Diagramm, das die Abwandlung der Bremssteuereinheit 30 veranschaulicht. In 13 sind Elemente der Motorantriebssteuervorrichtung 1, die für die Erläuterung nicht benötigt werden, nicht dargestellt.
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Wie in 13 dargestellt, weist die dritte Bremssteuerschaltung 45 ein Schaltelement SW6 auf. Das Schaltelement SW6 ist beispielsweise ein Transistor und ist zwischen der Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 und der Masse angeordnet. Ein Bremsverbot-Befehlssignal oder ein Bremsbefehlssignal von der Motorbremsbefehlseinheit 22 wird in den Steueranschluss des Schaltelements SW6 eingegeben.
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Wenn der Motor 3 zur Drehung anzutreiben ist, gibt die Motorbremsbefehlseinheit 22 ein Bremsverbot-Befehlssignal (High-Signal) aus. Dadurch wird das Schaltelement SW6 in der dritten Bremssteuerschaltung 45 eingeschaltet, und die dritte Bremssteuerschaltung 45 gibt kein Bremssteuersignal aus, selbst wenn die Gegenmotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 eine gegenelektromotorische Kraft feststellt, da der in die Spule Lw fließende Strom Iwi über den Schalter SW6 in die Masse geht.
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Hingegen, wenn die Drehung des Motors 3 anzuhalten ist, beispielsweise wenn eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 erkannt wird, gibt die Motorbremssteuereinheit 22 ein Bremssteuersignal (Low-Signal) aus. Als Ergebnis wird das Schaltelement SW6 in der dritten Bremsensteuerschaltung 45 ausgeschaltet. Wenn die Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung 42 in dieser Konfiguration eine gegenelektromotorische Kraft erkennt, geht der in die Spule Lw fließende Strom Iwi nicht in das Schaltelement SW6, und die dritte Bremssteuerschaltung 45 gibt das Bremssteuersignal an die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 aus.
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In der vorstehend beschriebenen Weise kann die Schaltungsstruktur der Bremssteuereinheit 30 vereinfacht werden, indem die Motorsteuereinheit 20 befähigt wird, eine Unterbrechung in der Stromversorgung von der Stromquelle 2 zu erkennen.
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Die Ausgestaltungen der Einheiten, die gemäß der Ausführungsform in der Motorsteuereinheit 1 enthalten sind, sind nicht auf die vorstehende Erläuterung in Verbindung mit 1 und 10 bis 13 beschränkt. Beispielsweise kann die Gesamtheit oder ein Teil der Bremssteuereinheit 30 entweder durch Hardware oder Software verwirklicht sein.
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Ferner ist es möglich, die Motorsteuereinheit 20 mit einer anderen Stromquelle als der Stromquelle 2 anzutreiben. In einem solchen Fall kann die Motorsteuereinheit 20 als eine IC implementiert werden, die von der IC getrennt ist, auf welcher beispielsweise die Motorantriebssteuervorrichtung 1 montiert ist. Wenn die Motorsteuereinheit 20 eingerichtet ist, mit einer anderen Stromquelle als der Stromquelle 2 angesteuert zu werden, kann die Motorsteuereinheit 20 auch dann ein Bremsbefehlssignal ausgeben, wenn keine Stromversorgung von der Stromquelle 2 vorhanden ist.
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Des Weiteren ist in der oben beschriebenen Ausführungsform die Motorsteuereinheit 20 so erläutert, dass sie bestimmt, ob der Motor 3 zu bremsen ist, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Es ist auch möglich, die Motorantriebssteuervorrichtung 1 so zu steuern, dass eine andere externe Vorrichtung als die Motorsteuereinheit 20 den Motor 3 bremst, beispielsweise wird die Bremse auf den Motor 3 gelegt, wenn ein Benutzer eine Notfall-Stopp-Taste drückt. In einem solchen Fall ist für die erste Bremssteuerschaltung 43 ein Anschluss für den Empfang eines Bremsbefehls von der externen Vorrichtung vorgesehen. Dadurch kann beispielsweise der Motor 3 gezwungen werden, schnell anzuhalten, wenn es notwendig ist, den Motor 3 in einem Notfall anzuhalten.
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Ferner ist die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 nicht auf die in der Ausführungsform beschriebene Konfiguration beschränkt. Die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 kann eine andere Komponente als den Thyristor als Element enthalten. Beispielsweise kann die Kurzschlusssignalausgabeeinheit 50 durch einen mechanischen Schalter (beispielsweise ein mechanisches Kontaktrelais) verwirklicht sein. In einem solchen Fall ist es vorzuziehen, eine Konstruktion zu verwenden, die eine langfristige Zuverlässigkeit berücksichtigt, beispielsweise mit einer Gegenmaßnahme für einen defekten Kontakt.
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Der Betrieb der Motorantriebssteuervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform ist nicht auf den in Verbindung mit 3 bis 5 erläuterten Betrieb beschränkt. Der Betrieb kann auch andere als in 3 bis 5 dargestellte Vorgänge umfassen, oder die in 3 bis 5 dargestellten Vorgänge können teilweise parallel ausgeführt werden.
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Darüber hinaus ist die oben beschriebene Ausführungsform nicht dazu gedacht, den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. Konfigurationen einschließlich einiger Kombinationen der Elemente, die gegebenenfalls kombiniert werden, fallen weiterhin in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus ist es für den Fachmann möglich, auf einfache Weise weitere zusätzliche Effekte und Abwandlungen zu entwickeln. Daher ist ein breiterer Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Änderungen sind weiterhin möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motorantriebssteuervorrichtung
- 2
- Stromquelle
- 3
- Motor
- 10
- Motorantriebseinheit
- 20
- Motorsteuereinheit
- 21
- Motorantriebssteuereinheit
- 22
- Motorbremsbefehlseinheit
- 30
- Bremssteuereinheit
- 40
- Zwischenphasenkurzschlusseinheit
- 41
- Stromversorgungsunterbrechung-Erfassungsschaltung
- 42
- Gegenelektromotorische-Kraft-Erfassungsschaltung
- 43
- erste Bremssteuerschaltung
- 44
- zweite Bremssteuerschaltung
- 45
- dritte Bremssteuerschaltung
- 50
- Kurzschlusssignalausgabeeinheit
- Lu, Lv, Lw
- Spulen (ein Beispiel der ersten Spulen jeder der drei Phasen)
- Lv2, Lu2, Lw2
- Spulen (ein Beispiel für zweite Spulen von jeder der drei Phasen)
- Q1 bis Q6
- Schaltelemente
- Vuu, Vul, Vvu, Vvl, Vwu, Vwl
- Antriebssteuersignale
- R1 bis R7
- Widerstandselemente
- SW1, SW2, SW6
- Schaltelemente (Transistoren)
- SW3
- Schaltelement (Thyristor)
- SW4, SW5, SW7
- Schaltelemente (Thyristoren; ein Beispiel für erste bis dritte Kurzschlusseinheiten)
- SW11, SW12, SW13
- Schaltelemente (TRIACs)
- D1
- erstes Diodenelement
- D2
- zweites Diodenelement
- Iu, Iv, Iw1, Iw2
- Strom
- I2, I4, I6
- Kurzschlussstrom
